(57)【要約】     【課題】中空構造を必要とする機能素子実装モジュールにおいて、リフローはんだ付けの際における機能素子と樹脂との界面の剥離を防止しうる技術を提供する。    【解決手段】本発明の機能素子実装モジュールは、配線パターン５が形成された基板２上に、所定の機能部３１を有する機能素子３が実装されるとともに、機能素子３の機能部３１が収容空間１１に配置され、基板２に、収容空間１１に連通する孔部１２と、はんだに対する濡れ性を有する金属材料からなるはんだ導入部１３とが設けられている。はんだリフローの際に、機能素子実装モジュール１のはんだ導入部１３を、はんだペースト２３に接触させた状態で実装基板２０上に載置して、はんだを加熱溶融する。この加熱により、収容空間１１内の水分が外部に排出されるとともに、溶融したはんだ２５が表面張力によって孔部１２内に導入され、収容空間１１内が最終的に密閉状態になる。【選択図】  図２
2006245382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配線パターンが形成された基板上に、所定の機能部を有する機能素子が実装されるとともに、前記機能素子の機能部が所定の収容空間に配置されている機能素子実装モジュールであって、
前記基板に、前記収容空間に連通する孔部と、はんだに対する濡れ性を有する金属材料からなり前記孔部にはんだを導入するためのはんだ導入部とが設けられている機能素子実装モジュール。
【請求項２】
前記はんだ導入部が、前記孔部内壁及び孔部内壁から表面実装部分に沿って前記金属材料を用いてコーティングを施すことにより形成されている請求項１記載の機能素子実装モジュール。
【請求項３】
前記機能素子が、前記基板に対して当該機能部が対向配置された状態で当該基板上に実装され、当該機能素子の機能部と当該基板との間に収容空間を形成するように構成されている請求項１又は２のいずれか１項記載の機能素子実装モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の機能素子実装モジュールを実装基板上に実装する方法であって、
前記実装基板上の所定の位置にはんだを配置し、
前記機能素子実装モジュールを、前記孔部を前記はんだに対向させた状態で前記実装基板上に載置し、
前記はんだを加熱溶融して当該はんだを前記機能素子実装モジュールの孔部内に導くことにより当該孔部を塞ぐ工程を有する機能素子実装モジュールの実装方法。
【請求項５】
前記はんだを前記孔部内に導入する工程を、当該機能素子実装モジュールの接続端子と当該実装基板の接続端子とをリフローはんだ付けによって電気的に接続する工程の際に行う請求項４記載の機能素子実装モジュールの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）用部品や、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルター等の中空構造を必要とする機能素子実装モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の中空構造を必要とする機能素子実装モジュールとしては、例えば、図６に示すようなものが知られている。
【０００３】
図６に示すように、この機能素子実装モジュール９０においては、セラミックスからなる容器９１内に機能素子９２を配置してダイボンドによって実装し、ボンディングワイヤ９３によってボンディングパッド９４と光機能素子９２の電気的な接続を行う。
そして、セラミックス又は金属からなる蓋部９５によって容器９１の開口部分を覆うようにしている。
【０００４】
また、近年、いわゆるフェースダウンボンディングによって機能素子を基板上に実装し、機能素子と基板との間に中空の空間を形成して樹脂封止を行う技術も提案されている。
【０００５】
しかし、これらの従来技術においては、部品の水分の吸収によって中空の空間内に水分が溜り、リフローはんだ付けの際にこの水分が気化することにより内部の圧力が上昇し、機能素子と樹脂との界面に剥離が生ずるおそれがあるという問題がある。
【特許文献１】特開平７−１４３２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、中空構造を必要とする機能素子実装モジュールにおいて、リフローはんだ付けの際における機能素子と樹脂との界面の剥離を防止しうる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、所定の配線パターンが形成された基板上に、所定の機能部を有する機能素子が実装されるとともに、前記機能素子の機能部が所定の収容空間に配置されている機能素子実装モジュールであって、前記基板に、前記収容空間に連通する孔部と、はんだに対する濡れ性を有する金属材料からなり前記孔部にはんだを導入するためのはんだ導入部とが設けられているものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記はんだ導入部が、前記孔部内壁及び孔部内壁から表面実装部分に沿って前記金属材料を用いてコーティングを施すことにより形成されているものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記機能素子が、前記基板に対して当該機能部が対向配置された状態で当該基板上に実装され、当該機能素子の機能部と当該基板との間に収容空間を形成するように構成されているものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の機能素子実装モジュールを実装基板上に実装する方法であって、前記実装基板上の所定の位置にはんだを配置し、前記機能素子実装モジュールを、前記孔部を前記はんだに対向させた状態で前記実装基板上に載置し、前記はんだを加熱溶融して当該はんだを前記機能素子実装モジュールの孔部内に導くことにより当該孔部を塞ぐ工程を有するものである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記はんだを前記孔部内に導入する工程を、当該機能素子実装モジュールの接続端子と当該実装基板の接続端子とをリフローはんだ付けによって電気的に接続する工程の際に行うものである。
【０００８】
本発明の機能素子実装モジュールは、収容空間に連通する孔部と、はんだに対する濡れ性を有する金属材料からなるはんだ導入部が基板に設けられており、このはんだ導入部を、実装基板上の所定の位置に配置されたはんだに対向させた状態で実装基板上に載置して、はんだを加熱溶融する。
【０００９】
この加熱により、収容空間内の水分が外部に排出されるとともに、溶融したはんだが表面張力によって孔部内に導入され、これにより収容空間内が最終的に密閉状態になる。
【００１０】
その結果、本発明によれば、はんだリフロー時における収容空間内の水分の気化による封止樹脂の界面剥離を防止することができる。
【００１１】
本発明において、はんだ導入部が、前記孔部内壁及び孔部内壁から表面実装部分に沿って所定の金属材料を用いてコーティングを施すことにより形成されている場合には、簡易なプロセスで確実にはんだを孔部内に導入する構成を得ることができる。
【００１２】
また、本発明において、機能素子が、基板に対して当該機能部が対向配置された状態で当該基板上に実装され、当該機能素子の機能部と当該基板との間に収容空間を形成するように構成されている場合には、きわめて薄型の機能素子実装モジュールにおいて、はんだリフロー時における収容空間内の水分の気化による封止樹脂の界面剥離等を確実に防止することができる。
【００１３】
一方、本発明において、はんだを孔部内に導入する工程を、当該機能素子実装モジュールの接続端子と当該実装基板の接続端子とをリフローはんだ付けによって電気的に接続する工程の際に行うようにすれば、工程数の増加を伴うことなく簡素な工程で実装を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、はんだリフロー時における収容空間内の水分の気化による封止樹脂の界面剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る機能素子実装モジュールの実施の形態の構成を示す断面図、図２は、同機能素子実装モジュールの素子実装前の構成を示す表面側平面図、図３は、同機能素子実装モジュールの構成を示す裏面側平面図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本実施の形態の機能素子実装モジュール１は、所定の基板２上に、例えばＭＥＭＳ用の所定の機能部３１を有する機能素子３が実装されて構成されている。
【００１７】
基板２上には、接続端子４を有する所定の配線パターン５が形成され、これら各配線パターン５の接続部５０と機能素子３のバンプ３０とが、例えば異方導電性接着剤や超音波接続によって電気的に接続されている。
【００１８】
この基板２の裏面には接続端子６が形成され、この接続端子６は、スルーホール内の導電材料７を介して上記配線パターン５の接続端子４と電気的に接続されている。
【００１９】
本実施の形態においては、機能素子３の機能部３１が基板２に対して対向するように配置され、機能素子３は例えば熱硬化型の封止樹脂８によって基板２に接着固定（封止）されている。
この場合、基板２上の機能素子３の直下、すなわち、機能素子３の内側の領域には、例えば矩形リング形状の内側突堤部９が設けられている。
【００２０】
この内側突堤部９は、機能素子３の機能部３１の周囲に配置されており、機能素子３の下面とによって封止樹脂８を堰き止め、これにより機能素子３の機能部３１と基板２との間に収容空間１１を形成するように構成されている。
【００２１】
本発明の場合、収容空間１１の大きさは特に限定されることはないが、封止樹脂８の収容空間１１への流れ出しを考慮すると、機能部３１の周囲において、機能部３１との距離が１００〜８００μｍ、好ましくは５００〜７００μｍとなるように内側突堤部９の大きさを設定することが好ましい。
【００２２】
さらに、機能部３１の面積と収容空間１１との面積比は、１：１．５〜１：１０００となるように構成することが好ましく、より好ましくは１：４〜１：８４０である。
【００２３】
さらに、本実施の形態においては、基板２上の機能素子３の外側の領域には、機能素子３を取り囲むように例えば矩形リング形状の外側突堤部１０が設けられている。
【００２４】
この外側突堤部１０は、基板２との段差によって封止樹脂８を堰き止めるとともに配線パターン５を保護するためのもので、基板２上において外部接続端子４を覆うように設けられている。
【００２５】
本発明の場合、内側突堤部９及び外側突堤部１０の材料は特に限定されることはないが、コスト低減の観点からは、例えばソルダレジスト、シルク印刷樹脂等を用いることが好ましい。
【００２６】
また、内側突堤部９の厚さについては、液状の封止樹脂８を確実に堰き止める観点から、機能素子３の下面との間隔が５〜５０μｍ程度となるように設定することが好ましい。
【００２７】
一方、外側突堤部１０の厚さについては、液状の封止樹脂８を確実に堰き止める観点から、３０〜５０μｍ程度となるように設定することが好ましい。
なお、本発明の場合、内側突堤部９及び外側突堤部１０の形成方法は特に限定されることはないが、生産性向上の観点からは、静電コート法によって形成することが好ましい。
【００２８】
本実施の形態において機能素子３を基板２に実装するには、機能素子３を、その機能部３１が基板２に対向するように配置し、基板２の各配線パターン５上の接続部５０と機能素子３のバンプ３０との電気的接続を行う。
そして、機能素子３と基板２上の外側突堤部１０の間の領域に、例えばノズル９を用いて例えばエポキシ系の液状の封止樹脂８を滴下する。
【００２９】
ここで、滴下された封止樹脂８は、基板２上の内側突堤部９と外側突堤部１０の間の領域内に拡がるが、機能素子３の下面と内側突堤部９との間の微小な隙間において封止樹脂８の毛細管現象と表面張力によって堰き止められた状態で内側突堤部９に沿って流れるため、収容空間１１内には侵入しない。
【００３０】
その後、封止樹脂８の滴下を続けることにより、基板２上の内側突堤部９と外側突堤部１０の間の領域内に封止樹脂８を充填し、封止樹脂８を例えば加熱することにより硬化させる。
【００３１】
一方、本実施の形態においては、基板２の例えば中央部分に、収容空間１１に連通する孔部１２が基板２の裏側に貫通して設けられている。
そして、この孔部１２の内壁全面及び基板２の裏面側の表面実装部分に、はんだに対する濡れ性を有する所定の金属材料を用いて連続的にコーティングを施すことによりはんだ導入部１３が設けられている。
【００３２】
本発明の場合、はんだ導入部１３のコーティングの材料は特に限定されることはないが、はんだに対する良好なぬれ性を確保する観点からは、金を用いることが好ましい。
【００３３】
また、このコーティングの方法は特に限定されることはないが、量産性向上の観点からは、めっきによってコーティングを行うことが好ましい。
【００３４】
さらに、はんだ導入部１３は、基板２の裏面側の表面実装部分において孔部１２の周囲に、後述するはんだペースト２３と十分に接触するだけの面積の導入面１３ａを有するように構成することが好ましい。
【００３５】
また、本発明の場合、はんだ導入部１３の導入面１３ａの形状は特に限定されることはないが、形状安定性の観点からは、例えば図３に示すように、円形状に形成することが好ましい。
【００３６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る機能素子実装モジュールの実装方法の実施の形態を示す工程図である。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態においては、まず、実装基板２０上に形成された接続端子２１と、実装基板２０上の、機能素子実装モジュール１の基板２に設けた上記導入面１３ａに対応する部分２０ａに、はんだペースト２２、２３を例えば印刷によってそれぞれ配置する。
【００３７】
本発明の場合、実装基板２０上のはんだ導入部１３ａに対応する部分に配置するはんだペースト２３の種類は特に限定されることはないが、環境対応を考慮すると、鉛フリーはんだを用いることが好ましい。
【００３８】
この場合、確実な封止を行う観点から、当該はんだペースト２３を、機能素子実装モジュール１の基板２の孔部１２の直下に対応する位置に配置することが好ましい。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、機能素子実装モジュール１を位置決めし、実装基板２０上に機能素子実装モジュール１を載置して接続端子６及び上記導入面１３ａと各はんだペースト２２、２３を接触させる。
そして、この状態で、実装基板２０及び機能素子実装モジュール１を、図示しないリフロー炉内に配置し、所定の温度でリフローはんだ付けを行う。
【００４０】
これにより、図４（ｃ）に示すように、実装基板２０の接続端子２１と機能素子実装モジュール１の接続端子６が、はんだ２４によって固着されるとともに電気的に接続される。
【００４１】
また、機能素子実装モジュール１の導入面１３ａに接触しているはんだ２５が、その表面張力によって孔部１２内に流れ込み、孔部１２を塞ぐ。その結果、最終的に、機能素子実装モジュールの収容空間１１が、水分等が排出された状態で気密状態になる。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、はんだリフロー時における収容空間１１内の水分の気化による封止樹脂８の界面剥離を防止することができる。
【００４３】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す概略構成図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態の機能素子モジュール１Ａは、機能素子３Ａを実装した基板２Ａ上に、キャビティ状の蓋部２Ｂを被せて収容空間２Ｃを形成するようにしたものである。
ここでは、ボンディングワイヤ３２によって接続端子４Ａと機能素子３Ａの電気的な接続が行われている。
【００４５】
そして、基板２Ａの裏面には接続端子６が形成され、この接続端子６は、スルーホール内の導電材料７を介して表面側の接続端子４Ａと電気的に接続されている。
【００４６】
本実施の形態においては、基板２Ａ上の機能素子３Ａの実装領域以外の領域に、収容空間２Ｃに連通する孔部１２が、基板２Ａの裏側に貫通して設けられている。  さらに、この孔部１２の内壁全面及び基板２の裏面側の表面実装部分に、上記実施の形態と同様の、はんだに対する濡れ性を有する所定の金属材料を用いて連続的にコーティングを施すことによりはんだ導入部１３（導入面１３ａ）が設けられている。
【００４７】
このような構成を有する本実施の形態においても、上記実施の形態と同様に、はんだペースト２２、２３を所定の位置に配置した実装基板２０上に機能素子実装モジュール１Ａを載置してリフローはんだ付けを行う。
【００４８】
そして、本実施の形態によれば、はんだリフロー時における収容空間２Ｃ内の水分の気化による樹脂の界面剥離等を防止することができる。
【００４９】
特に、本実施の形態によれば、従来から存在する種々のタイプの機能素子実装モジュールに適用することができるというメリットがある。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
【００５１】
例えば、上述の実施の形態においては、基板の孔部の内壁全面及び基板の裏面側の表面実装部分に連続的にコーティングを施すことによりはんだ導入部を設けるようにしたが、孔部内に確実にはんだを導くことができる限り、はんだ導入部の態様は上記実施の形態には限定されない。
【００５２】
また、基板上にはんだ導入部を設ける位置、その数、また孔部の形状、大きさ等についても、使用するモジュールに応じて適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る機能素子実装モジュールの実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】同機能素子実装モジュールの素子実装前の構成を示す表面側平面図である。
【図３】同機能素子実装モジュールの構成を示す裏面側平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）：本発明に係る機能素子実装モジュールの実装方法の実施の形態を示す工程図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】従来の機能素子実装モジュールの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…機能素子実装モジュール  ２…基板  ３…機能素子  ４…接続端子  ５…配線パターン  ８…封止樹脂  １１…収容空間  １２…孔部  １３…はんだ導入部  １３ａ…導入面  ３１…機能部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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